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水-砂旋流器是利用离心力实现分离的高效分离设备,具有分离效率高、结构简单、生产能力大等优点,广泛应用于石油、化工、选矿、环保等各行各业。水力旋流器结构简单,但是内部流场十分复杂,对结构参数、精度要求较高。本文通过数值模拟CFD方法,研究了旋流器内部流场基本规律及旋流器结构参数的仿真优化,为高效水力旋流器的研发设计提供数据支持和理论指导,并进一步搭建了先进的水-砂旋流器实验测试平台,对旋流器性能展开了实验研究。（1）应用Fluent软件,得到水-砂旋流器内部速度场与压力场的分布规律及颗粒的运动轨迹及分离效率。水-砂旋流器内部压强分布具有很好的对称性,径向方向从壁面到中心,压强逐渐降低,在中心呈现柱形负压区域。仿真流线结果显示,水-砂旋流器内部存在明显的外旋流和内旋流,在旋流器壁面与溢流管周围有着明显的循环流。得到了切向速度、轴向速度、径向速度分布规律并与理论特征进行对比,确定仿真模型的正确性。（2）通过DPM模型统计出了不同直径下,颗粒的粒级效率曲线。旋流器的粒级效率随着颗粒直径的增大而增大,在入口流量为21.2m3/h的情况下,颗粒分离效率d5 0为15?m,d98大约为50?m,及当颗粒直径大于50?m,基本可以达到分离。随着入口流量增大,旋流器的粒级效率先增大后减少,当入口速度为2.5m/s（流量为17.6m3/h）时,旋流器粒级分离效率最高,d50颗粒尺寸最小,旋流器的分离性能最好。（3）通过实验研究了不同流量下水-砂旋流器空气柱的形状、锥段截面速度矢量及不同流量下旋流器的总分离效率。与数值模拟结果相吻合,再次验证了仿真计算模型的正确性。（4）水-砂旋流器结构参数对旋流器性能影响非常大,使用所建立的多相流模型,对旋流器的溢流口直径、底流口直径、溢流管插入深度进行详细的研究及对比。确定了结构参数的变化对旋流器粒级效率、压降及分液比的影响规律。由此建立了旋流器结构参数与旋流器性能的影响曲线,为设计研发高效旋流器提供了依据。